李宏菱

摘要：研究乳化油的性能以及在工程車內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用，并分析生物柴油構(gòu)成，可以得知在工程車內(nèi)燃機(jī)使用乳化油，可以更好的提高其內(nèi)部的高熱效率，明顯降低燃燒生物以及炭煙、NOX排放。避免動(dòng)力性能下降，尾氣中CO含量有所上升，可以起到良好的應(yīng)用效果。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，為地鐵內(nèi)燃工程車使用提供合理的發(fā)展方向，滿足城軌車輛內(nèi)燃工程車的高效穩(wěn)定需求，符合我國(guó)目前制定的可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略措施。

Abstract： Researching the performance of emulsified oil and its application in the internal combustion engine of engineering vehicles， and analyzing the composition of biodiesel， it can be known that the use of emulsified oil in the internal combustion engine of engineering vehicles can better improve its internal high thermal efficiency， and significantly reduce the combustion of biomass and charcoal. Smoke and NOX emissions. To avoid the decrease of power performance and the increase of CO content in the exhaust gas， it can play a good application effect. Through data analysis， it provides a reasonable development direction for the use of internal combustion engineering vehicles in subways， meets the high-efficiency and stable demand of internal combustion engineering vehicles for urban rail vehicles， and is in line with my country's current sustainable development strategy measures.

關(guān)鍵詞：城市軌道車輛;地鐵;內(nèi)燃工程車;乳化油;應(yīng)用分析

Key words： urban rail vehicles;subway;internal combustion engineering vehicles;emulsified oil;application analysis

中圖分類號(hào)：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）24-0066-03

0? 引言

在車輛運(yùn)行中，為了提升車輛的運(yùn)行效率，降低車輛在燃油過(guò)程中出現(xiàn)的污染，將車輛燃油與水、乳化劑經(jīng)一定比例以及技術(shù)調(diào)節(jié)，使其能夠成為乳化油。將不同特性的液體以及液柱形態(tài)混合制成分散體系的合成乳酸液，在此種狀態(tài)下的乳化油，穩(wěn)定性能以及分散性能均在現(xiàn)有程度上進(jìn)行增強(qiáng)。通過(guò)油水乳化劑合成的乳化油與車輛燃料比較，此種乳化油燃燒性能極佳，且燃油消耗量較低，在燃燒過(guò)程中污染物生成較少。結(jié)合本文的分析，本文將就乳化油的基本概述展開討論，分析有乳化油的用途以及乳化油的種類，并分析乳化油的未來(lái)發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

1? 乳化油的基本概述

乳化油的重要性不言而喻，乳化油以穩(wěn)定狀態(tài)存在，其作為一個(gè)微小的游離粒徑，保持在0.5～25um之間。乳化油為淡褐色至深褐色的液體或半固體，乳化油的作用以冷卻為主，潤(rùn)滑其次?？梢詰?yīng)用金屬的加工中，乳化油在內(nèi)燃工具使用中，將燃油與汽油、柴油等進(jìn)行比例混合。例如，加水、添加添加劑，隨后使用專業(yè)設(shè)備進(jìn)行乳化，使油液成為油包水類型的分子基團(tuán)。顆粒越小越均勻，乳化油的穩(wěn)定性便越長(zhǎng)[1]。就一般而言，乳化油的穩(wěn)定性將維持在1～6個(gè)月，其乳化油的油水分離機(jī)破乳，在破乳后將失去其性能。在乳化油的油基表面，含有多層的吸附因子。如表面活性因子、油劑表面雙層電結(jié)構(gòu)等。在去油乳化劑中，多采用容器氣浮法，在氣浮前加入混合劑使乳化油脫穩(wěn)，以提高乳氣浮油除油效果。乳化油在燃燒過(guò)程中，包含一定的物理作用，即所謂的微爆理論。油包水型分子基團(tuán)油是連續(xù)相，而水則是分散相[2]。油的沸點(diǎn)比水高，因此在受熱過(guò)程中，水達(dá)到沸點(diǎn)蒸發(fā)。當(dāng)油基中的壓力超過(guò)表面張力以及環(huán)境壓力的總和時(shí)，水蒸氣將突破油膜阻力，使油滴發(fā)生爆炸，形成更細(xì)小的油滴。爆炸后的油滴更容易燃燒，因此油液燃燒更充分。使整個(gè)內(nèi)燃機(jī)能夠達(dá)到節(jié)能優(yōu)化效果，可以有效提高燃燒效率，降低排煙中的煙塵含量[3]。

在乳化油的組成中，乳化油由基礎(chǔ)油以及添加劑組成，比例配合得當(dāng)，乳化油才能發(fā)揮自身的穩(wěn)定性。例如，在基礎(chǔ)油中，基礎(chǔ)油緩釋劑以及乳化劑配比得到，且根據(jù)油相的不同組合要求，HLB值也會(huì)發(fā)生變化。基礎(chǔ)油是緩蝕劑的載體，基礎(chǔ)的黏度將影響乳化油的穩(wěn)定性。黏度低則易于乳化，但如果粘度過(guò)低，形成的油膜太薄也不利于防銹。因此，基礎(chǔ)油的粘度必須適中，而添加劑包含以下幾點(diǎn)：

①乳化劑。乳化劑是整個(gè)乳化液的穩(wěn)定劑，是表面活性劑，它可以降低互不相溶液體之間的界面張力，并使其能夠形成乳化液。在表面活性因子中，一般為非極性，親水基團(tuán)因子組成。這兩部分處于分子量端，形成不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。因此，表面活性劑是一種兩親分子。既親油又親水，可以保持自身的優(yōu)勢(shì);

②防銹劑。防銹添加劑包含了水溶性防銹劑以及油性防銹劑兩大類[4]。防銹的主要過(guò)程是游離堿以及水溶性腐蝕劑作用的過(guò)程，如三乙醇胺可與金屬發(fā)生作用，且在金屬表面可以生成不溶性的致密氧化膜。阻止金屬的電化學(xué)腐蝕，但在加入過(guò)程中，必須適量，過(guò)量后不但不溶解，反而會(huì)影響乳化，導(dǎo)致破乳;

③穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑的作用除穩(wěn)定油相外，還可以使乳化液在常溫狀態(tài)下穩(wěn)定，防止或減少乳化液出現(xiàn)分離或析油。選擇的穩(wěn)定劑多為異丙醇、多元醇、乙醇高碳醇、二三乙醇胺等[5]。

2? 內(nèi)燃機(jī)的基本概述

在氣缸蓋中，其包含了專用的氣道以及排氣道。在使用過(guò)程中，通過(guò)空氣與空氣燃料之間的組合，并經(jīng)過(guò)空氣濾波器、氣管道進(jìn)入氣缸膨脹后，燃?xì)馔ㄟ^(guò)排氣門、排氣道，隨后排入整個(gè)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)軸。通過(guò)內(nèi)燃機(jī)的開啟以及關(guān)閉，確保其內(nèi)燃機(jī)能夠有效的運(yùn)行。內(nèi)燃機(jī)工作原理通過(guò)搖臂、氣門、彈簧等傳動(dòng)件，將力度進(jìn)行傳遞，并進(jìn)行控制。這一套機(jī)械設(shè)備被稱之為內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)結(jié)構(gòu)，通常由空氣濾清器、推進(jìn)管、排氣消聲器等組合，是一種全新的排氣系統(tǒng)[6]。

就內(nèi)燃機(jī)的工作原理進(jìn)行分析，內(nèi)燃機(jī)的工作原理具有明顯的連貫性。因此，可以將能源以及力度進(jìn)行配比，完成全面的傳達(dá)。在內(nèi)燃機(jī)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)中，通過(guò)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)交易市場(chǎng)情況，可以得知內(nèi)燃機(jī)的市場(chǎng)景氣度回暖。內(nèi)燃機(jī)未來(lái)依然是汽車、摩托車、船舶、工業(yè)機(jī)械以及農(nóng)業(yè)等行業(yè)的配套產(chǎn)品。因此，其產(chǎn)品性能必須滿足行業(yè)需求，同時(shí)也需要根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的市場(chǎng)運(yùn)行模式，完成分析。內(nèi)燃機(jī)在未來(lái)，其前景預(yù)在船舶、摩托車、工程機(jī)械、汽車中可以達(dá)到2，600萬(wàn)至3，000萬(wàn)臺(tái)，極具優(yōu)勢(shì)。

在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，內(nèi)燃機(jī)包含了曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)以及起火系統(tǒng)[7]。

內(nèi)燃機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換。作為主要的零部件之一——曲柄連桿機(jī)構(gòu)，由機(jī)組活塞、連桿組成。在做功中，內(nèi)燃機(jī)在燃?xì)鈮毫ψ饔孟驴梢猿尸F(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)曲柄連桿，轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)，并實(shí)現(xiàn)曲軸對(duì)外輸出力。在進(jìn)氣壓縮以及排氣中，可以將動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)化為活塞往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。而配氣機(jī)構(gòu)則可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序以及工作流程，實(shí)現(xiàn)開啟、關(guān)閉、排氣。并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，完成換氣。一般可由氣門組、氣門傳動(dòng)組以及氣門驅(qū)動(dòng)組組成，而在燃料供給系統(tǒng)中，汽油機(jī)燃料供給系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，配置出一定數(shù)量以及濃度的可燃混合氣體，并進(jìn)入整個(gè)氣缸內(nèi)。將燃燒后的廢氣排入大氣，燃油機(jī)、柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)功能，可以將柴油機(jī)以及空氣供入氣缸，在燃燒室內(nèi)進(jìn)行混合燃燒，隨后將燃燒后的廢氣排出[8]。

3? 乳化油在車輛內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用特性

從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)表明，合成的乳化油壓入內(nèi)燃機(jī)的氣缸，其乳化油特征有效生成，在燃燒過(guò)程中溫度升高，合成乳化油里的水分子先于車用燃油分子達(dá)到沸點(diǎn)，整個(gè)氣化作用使水分子產(chǎn)生微爆，將合成后的乳化油里的車用燃油分子微顆粒進(jìn)行強(qiáng)化，使乳化油油滴以及空氣形成的基礎(chǔ)面積增大，進(jìn)一步提高整個(gè)乳化油的燃燒效率，以及使用模式。其乳化油水分子微爆，可以將乳化油再次霧化，使油漆更加混合均勻，減少不完全燃燒發(fā)生的可能降低。在燃燒過(guò)程中，生物煙炭以及顆粒使微乳化油的燃燒率有效提升，將汽油以及甲醇按照不同比例進(jìn)行配合，確保發(fā)動(dòng)機(jī)性能的合理性。分析整個(gè)氧化物含量，乳化油燃燒生成物含量有效減少。在乳化油的分類中，乳化油分類主要取決于乳化油內(nèi)部的性質(zhì)，例如乳化劑或表面核心活性劑是否能夠溶解在水或者油中。隨后，生成親水基團(tuán)或親油基團(tuán)，分析相對(duì)濃度。一般使用平衡值HLB表示。HLB越大，則表示該乳化油的親水性能最好。當(dāng)HLB大于20時(shí)，表明該物質(zhì)親水，但不容易油。而HLB為零時(shí)，該物質(zhì)親油但不親水。為能夠更好的得到油包水型乳化劑，HLB值應(yīng)維持在2～6之間，當(dāng)HLB值高達(dá)12～18時(shí)，乳化油將形成水包油型乳化液[9]。

在正常情況下，油包水型乳化液的水珠直徑為2～5um，可以更好的保存數(shù)日以及數(shù)周時(shí)間，其內(nèi)部水珠不會(huì)因沉降或分離。但在工業(yè)用途中，使用重油或渣油練至乳化液，不放入任何表面活性劑也可以獲得品狀較為良好的油包水型乳化油。乳化油根據(jù)用途的不同，可分為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)，在整個(gè)分類行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，其1號(hào)的防防銹性較好;2號(hào)清洗性較好;3號(hào)極壓性較好;4號(hào)為透明型乳化油。與水按一定比例混合后，調(diào)節(jié)成乳化液，可以更好的具備防油、清洗、極壓功能，發(fā)揮自身的冷卻效果[10]。

此外，在車輛內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用中，乳化油還具備以下幾個(gè)作用：

①潤(rùn)滑作用。在車輛內(nèi)燃機(jī)的使用中，各部位的摩擦不可避免，而摩擦阻力較大就會(huì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)的設(shè)備造成磨損，影響設(shè)備的效率，降低設(shè)備的自然使用周期。而乳化油可以起到潤(rùn)滑作用，減少摩擦阻力，使整個(gè)設(shè)備的使用壽命增長(zhǎng)，降低成本。

②冷卻作用。內(nèi)燃機(jī)在摩擦過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，冷卻不僅是對(duì)設(shè)備進(jìn)行溫度降低，同時(shí)乳化油還會(huì)對(duì)設(shè)備起到保養(yǎng)效果，降低設(shè)備的磨損。

③防銹作用。生銹是內(nèi)燃機(jī)的問(wèn)題，在不同的工作環(huán)境中，內(nèi)燃機(jī)不可避免受到水分的物質(zhì)腐蝕。而乳化油的復(fù)合劑具備防腐蝕作用，可以有效的防止水分對(duì)于機(jī)器的不良影響。

④清潔作用。在內(nèi)燃機(jī)的使用中，掌握乳化油的正確使用方法非常重要。乳化油不僅可以去除金屬粉末，同時(shí)還可以利用乳化油的工作特性，在內(nèi)燃機(jī)使用時(shí)將這些垃圾沖刷出來(lái)，方便清洗。

乳化油復(fù)合劑是一種不穩(wěn)定物質(zhì)，在日常應(yīng)用中，需要根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的特性設(shè)定以下幾項(xiàng)使用特點(diǎn)：

①清潔特點(diǎn)。在內(nèi)燃機(jī)中，其提供液壓系統(tǒng)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)娜榛蛠?lái)實(shí)現(xiàn)清洗。需要注意的是，在清理內(nèi)燃機(jī)生物膜時(shí)，如果其較臟，被生物菌污染，推薦使用堿性預(yù)處理劑，加入泡沫可以更好地配合乳化油進(jìn)行清潔。

②配液用水。水中硬物質(zhì)與拉絲油中的乳化油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就會(huì)使乳化油數(shù)量減少，油水分離。因此水的硬度對(duì)于乳化油的復(fù)合劑影響穩(wěn)定性較大，且會(huì)生成鹽類，附著的銅線表面，影響后續(xù)加工。配置用于拉細(xì)絲或乳化油，需要使用去離子水，且水中氯含量如超過(guò)100×10，則不應(yīng)再次使用氯。

③工作溫度控制。使用其溫度原因包含了水分蒸發(fā)以及避免溫度積累、升高。生成固體鹽，溫度太低弱化性能下降，則會(huì)導(dǎo)致其溫度控制無(wú)法使用。因此建議溫度保持在35℃至45℃之間，按照不同的基礎(chǔ)品種，乳化防銹油對(duì)于金屬材質(zhì)的防銹效果不相同，有些對(duì)金屬防銹效果較好，但有些則對(duì)于銅的防銹效果一般。這在防銹油的產(chǎn)品資料中會(huì)做出說(shuō)明，因此應(yīng)按基礎(chǔ)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大小選擇。

4? 乳化油在車輛內(nèi)燃機(jī)的相關(guān)研究

4.1 生物乳化油的研究

分析乳化油在城軌車輛內(nèi)燃工程車內(nèi)燃機(jī)的相關(guān)研究中，首先就生物乳化油的性能進(jìn)行分析，由于生物油黏度較高且整個(gè)酸性較強(qiáng)，著火能力比較差。因此，在使用中，內(nèi)燃機(jī)不能燃燒應(yīng)用，如將車內(nèi)燃油機(jī)柴油以及生物油進(jìn)行一定技術(shù)合成，生成的乳化油便能夠在柴油內(nèi)燃機(jī)上直接使用，降低使用成本，提升使用效率。研究人員針對(duì)于柴油機(jī)的性能測(cè)驗(yàn)，分析合成乳化油的燃燒以及排放特性，發(fā)現(xiàn)生物柴油的熱效率。比10%的生物乳化油以及0號(hào)柴油高，照比20%的生物乳化油，明顯增高。乳化油氮氧化物合成含量明顯較高，10%的生物乳化油氮氧化物合物含量與0號(hào)柴油接近，整個(gè)乳化油的燃燒生成微顆粒比生物柴油排放量較高。低于0號(hào)柴油的燃燒生成物微粒，經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，此種合成乳化油可以在柴油能源機(jī)上直接使用，也可以有效減少燃燒生成物，在經(jīng)濟(jì)上較差。

在生物穩(wěn)定型乳化液的應(yīng)用中，可以更好的實(shí)現(xiàn)水溶性、穩(wěn)定性。在合成中，具備極好的抗菌能力，可以應(yīng)用于車輛內(nèi)燃機(jī)的使用中，具備其潤(rùn)滑性能以及清潔性能。在硬水中，乳化穩(wěn)定，具備良好的防腐蝕能力以及抗菌性能。且具有低發(fā)泡傾向，不腐蝕黃色金屬，非粘稠油膜具備極佳的過(guò)濾特性。使用5%以上的濃度，可以確保乳化液具有高壽命的優(yōu)勢(shì)。

4.2 生物柴油-甲醇混合分析

在生物柴油甲醇混合分析中，生物柴油是一種生物再替代燃料。生物柴油內(nèi)部包含了少量的氧成分，可以顯著降低燃燒生成物HC、CO以及微粒含量。且整個(gè)燃燒生成物NOX含量顯然上升，要想確保NOX含量減少，混合甲醇在生物柴油中就可以實(shí)現(xiàn)此種目標(biāo)。研究人員可以分析生物柴油甲醇合成材料，對(duì)于車上內(nèi)燃機(jī)的特性以及燃燒生成物微粒的影響因素，以一臺(tái)四缸直列柴油機(jī)試驗(yàn)進(jìn)行分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，調(diào)節(jié)車輛內(nèi)燃機(jī)的扭矩以及轉(zhuǎn)速，生物柴油體積比例為10～20%。因此，就整個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，車輛使用純生物柴油熱效率較低，與傳統(tǒng)柴油相比，可以更好的降低在燃燒過(guò)程中出現(xiàn)的污染物以及煙碳含量。整個(gè)HC、CO以及NOX含量高于傳統(tǒng)柴油。在中負(fù)荷期間，與車輛使用傳統(tǒng)柴油相比較，NO2含量占NOX比例增加68%，其熱效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的柴油，具備極佳的使用性能（如表1所示）。

4.3 生物乳化油和皂化油的區(qū)別

在生物乳化油以及皂化油的使用中，皂化油通常被誤認(rèn)為是生物乳化油，因二者具備一定的相似性。但皂化油與乳化油之間在用途以及性能特點(diǎn)上，存在著一定的差異。例如在用途上，乳化油主要用于工作面的液壓支架，并適用于金屬加工黑色、有色金屬等多工位加工。此外，還可用于機(jī)床并融合鉆、鉸、功絲等工序，提高刀刃耐用度以及切削效率。而皂化液則是金屬材料在加工過(guò)程中的一種加工助劑，可以減少鉆頭等工具的磨損，保證整個(gè)工件的加工精度，延長(zhǎng)工件的防銹，起到明顯的輔助效果。皂化油以及乳化油區(qū)別在于乳化油可以提供優(yōu)良的防腐性以及防銹性，性能穩(wěn)定，可以滿足日常加工需求，具備良好的冷卻性以及清洗性，可以使刀具表面迅速冷卻，提高加工速度。而皂化油的特點(diǎn)具有優(yōu)異的抗有色金屬變腐蝕、變色性能。此外，還包含了極佳的生物穩(wěn)定性，不易變質(zhì)，壽命較長(zhǎng)，有良好的潤(rùn)滑以及冷卻性。提高產(chǎn)品光潔度以及刀具壽命，不含亞硝酸鹽以及苯酚。

5? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在車輛內(nèi)燃機(jī)使用乳化油中，可以更好的提升其熱效率，使內(nèi)燃機(jī)的功率能夠發(fā)揮至最大程度，可以更好的提高其內(nèi)部的高熱效率，明顯降低燃燒生物以及炭煙、NOX排放。避免動(dòng)力性能下降，尾氣中CO含量有所上升，可以起到良好的應(yīng)用效果。在燃燒生成物CO中，其還能分析各方面性能。乳化油在車上內(nèi)燃上的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，在我國(guó)具有非常廣闊的發(fā)展前景以及社會(huì)效益，值得大力推廣。結(jié)合乳化油的特性，分析乳化油的潤(rùn)滑作用、冷卻作用、防銹作用。并就其清潔作用、特點(diǎn)、配液用水、工作控制溫度等進(jìn)行研究，對(duì)比生物乳化油以及皂化油二者之間的區(qū)別。在本文的研究中，本文首先就乳化油進(jìn)行基本概述，了解乳化油的特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)，并就乳化劑、防銹劑、穩(wěn)定劑等進(jìn)行分析。隨后，對(duì)內(nèi)燃機(jī)工作原理進(jìn)行研究，以便更好的了解內(nèi)燃機(jī)在工作中其活塞、連桿的運(yùn)行方式，以便能夠分析乳化油在車輛內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用特性。從潤(rùn)滑油、生物乳化油以及生物柴油中得出良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，為后續(xù)研究指明方向，提供可行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)良好支持。

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